Susanne Reichardt, Dissertation, Fachbereich Physik der Universität Hamburg, 1999 :
In der vorliegendenArbeit wurden experimentelle und theoretische Grundlagen der Strahlenschädigung von Ribosomenkristallen in der Tieftemperatur-Röntgenstrukturanalyse anhand der großen Untereinheit von Haloarcula marismortui (H50S) und der kleinen Untereinheit von Thermus thermophilus (T30S) erarbeitet und Methoden zur Bestimmung und Korrektur der Strahlungseffekte entwickelt. Es wurde ein strahleninduzierter Zellachseneffekt nachgewiesen und systematisch untersucht. Es handelt sich hierbei um eine monotone Verlängerung der kristallographischen Achsen mit der Bestrahlung, die in der C-Achse der H50S-Kristalle besonders ausgeprägt ist. Der C% -Achseneffekt bei H50S liefert ein intrinsisches Maß für die Strahlenschädigung und wurde für vergleichende Studien herangezogen. Ergebnisse dieser Arbeit sind in diesem Zusammenhang die Unabhängigkeit der Strahlenschädigung von der Dosisleistung über drei Größenordnungen und von der Temperatur zwischen 90 K und 15 K. Die Auflösungsabhängigkeit der strahleninduzierten Reflexintensitätsveränderungen wurde für beide Kristallformen H50S und T30S untersucht. Die Schädigungskurven zeigen systematische Strukturen, die auf den Einfluß der Verteilung von Energieabsorptionsereignissen entlang der Photoelektronenpfade hinweisen. Weiterhin weisen die Schädigungskurven der beiden Kristallformen im Vergleich grundlegende Unterschiede auf, die mit dem stark unterschiedlichen Absorptionsverhalten der Lösungsmatrix der Kristallformen erklärt werden können. Es wurde gezeigt, daß die Korrektur der Reflexintensitäten und die in den Schädigungskurven beobachteten systematischen Strukturen erfolgreich möglich ist. Hierauf aufbauend wird ein Verfahren zur Korrektur der Reflexintensitäten für alle Bestrahlungszeiten mit Hilfe der Schädigungskurven vorgeschlagen.
In this thesis experimental and theoretical aspects of radiation damage in cryocrystallography of crystals of the large ribosomal subunit of Haloarcula marismortui (H50S) and of the small ribosomal subunit of Thermus thermophilus (T30S) are studied and methods for the determination and correction of the radiation effects are developed. A radiation-induced effect on the cell axes was found and systematically examined. The crystallographic axes show a monotonous growth during x-ray irradiation, the elongation is most pronounced for the the C% -axis of H50S. The C-axis effect is an intrinsic measure of the radiation damage. It was therefore used for comparative studies. In this context two results of this thesis are that the radiation damage is over three orders of magnitude independent of the beam intensity and crystal-temperature independent between 90 K and 15 K. The resolution dependency of the radiation-induced change of reflection intensity was studied for both crystal forms H50S and T30S. The decay curves show systematic features that may be interpreted as the influence of the distribution of absorption events along the photoelectron tracks. Furthermore the decay curves of the two crystal forms show profound differences which correspond to the different absorption behaviour of the solutionmatrix of the ribosomal particles in the crystals. It was shown that the reflection intensities can be successfully corrected for the systematic features of the decay curves for both crystal forms. On the basis of this result a method is proposed for the correction of the reflection intensities at all irradiation times with the help of the decay curves.